CN101200343A

CN101200343A - 高效污泥脱水工艺

Info

Publication number: CN101200343A
Application number: CNA2006101301196A
Authority: CN
Inventors: 李桂菊; 王昶; 贾青竹; 杨迎花
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2026-12-13
Also published as: CN101200343B

Abstract

本发明属于环保领域一种高效污泥脱水工艺。其主要技术特点是无机高分子絮凝剂用钢渣、硫铁矿渣、盐酸及少量催化剂为原料，通过正交试验优化制备而成，具有高效能的架桥作用，来源丰富，生产工艺简单，使用方便、价廉；与有机絮凝剂配伍用于污泥脱水既提高了污泥脱水性能，又极大地降低了成本。

Description

高效污泥脱水工艺

技术领域

本发明属于环保领域的对污泥的治理，尤其是一种高效污泥脱水工艺。

背景技术

随着污水处理量的增加，污泥的排放量也在逐年递增。由于污泥含水率很高且保水性强，单靠简单的机械压缩过滤很难达到理想的脱水效果，给其处理和处置带来很多问题。由于污泥颗粒带负电荷，因此采用阳离子絮凝剂对污泥进行脱水的方式比较广泛。进入20世纪70年代以来，阳离子絮凝剂的研制开发呈现出明显的增长势头，美、日、英、法等国目前在废水处理中都大量使用了阳离于型絮凝剂。美、日等国的阳离子型絮凝剂已占合成絮凝剂总量的近60％，而这几年仍以10％以上的速度增长。

在污泥处理过程中，用金属盐与聚电解质同时投放到污泥中能提高其脱水性能。Chitikela等人指出，用铁盐和阳离子聚电解质对活性污泥进行调节，可使其具有更好的脱水性能。Watanabe报道，用金属凝结剂和两性聚合物能使污泥具有更高的脱水率，更低的剩余含水量和具有牢固结构的絮凝体。Bohm等人用阳离子和阴离子聚合物同时调节污泥，使其获得更好的脱水性能。但国内在这方面的研究还较少。

随着近代钢铁工业的发展，钢渣、硫铁矿渣的排放量日渐增多。由于钢渣、硫铁矿渣中含有较多的铁、铝、硅、钙等元素，可以用来制备聚硅酸铝铁类絮凝剂。聚硅酸盐类絮凝剂是一种新型无机高分子絮凝剂，它是在聚硅酸(即活化硅酸)及传统的铝盐、铁盐等絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物。这类絮凝剂可以把聚硅酸和聚铝或聚铁的优点结合起来，充分发挥二者的长处，其絮凝性能远超过单独的聚硅酸和聚金属离子。同聚硅酸相比，不但提高了稳定性，而且增加了电中和能力，同聚金属离子相比，则增强了粘结架桥效能。

为了增大产品的市场竞争力，本技术在利用有机高分子絮凝剂的基础上，与由钢渣、硫铁矿渣自制的无机高分子絮凝剂配伍使用，用于污泥脱水，一方面提高污泥的脱水性能，另一方面以废治废，降低成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、成本低廉、污泥脱水效果好的高效污泥脱水工艺。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种高效污泥脱水工艺，采用无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂进行污泥脱水，其工艺步骤是：

(1).按污泥处理量体积比为0.3-1.0％的比例添加无机高分子絮凝剂，快速搅拌1min左右，慢速搅拌5～10min；

(2).加入浓度为0.1～0.3％的有机高分子絮凝剂，其投加量的体积比为污泥处理量的0.1～0.5％，快速搅拌1min左右，慢速搅拌10～16min；

(3).静止10～25min即完成污泥脱水。

而且，所述的无机高分子絮凝剂的制备工艺步骤为：

①按1∶1～6∶1的重量比例称取钢渣和硫铁矿渣粉未状固体并充分混合；

②添加体积比为1∶4的盐酸，其用量为5～10mL/g；

③加入过氧化物催化剂，其用量为20～30mg/g；

④在磁力搅拌器上常压加热到25～35℃，反应10～20h，出料、过滤，熟化4～7天即得无机高分子絮凝剂成品。

而且，所述的无机高分子絮凝剂中其原料钢渣的Fe₂O₃和SiO₂含量为30％左右，其原料硫铁矿渣中总Fe₂O₃含量为20％左右、SiO₂含量为60％左右、Al₂O₃含量为10％左右；所制备出的无机高分子絮凝剂成品中Al和Fe总含量为2mol/L左右，pH值为3～5，产品呈棕黄色，为粘稠状液体。

而且，所述的过氧化物催化剂为过氧化氢、过氧甲酸、过氧乙酸和过氧丙酸的其中之一。

而且，所述的无机高分子絮凝剂中的Fe含量为0.2g/L。

而且，所述的有机高分子絮凝剂选用分子量为400～500万的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂。

附图说明：

图1为投加絮凝剂前后污泥沉降曲线；

图2为过滤液体积随时间的变化关系曲线。

具体实施方式

下面结合实施例说明本发明，这里所述实施例的方案不限制本发明；本领域的专业人员按照本发明的方案可以对其进行改进和变化，所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内，本发明的范围和实质由权利要求来限定。

本高效污泥脱水工艺是采用无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂进行污泥脱水，其污泥脱水的工艺步骤是：

(1).按污泥处理量体积比为0.3-1.0％的比例添加无机高分子絮凝剂(Fe含量为0.2g/L)，快速搅拌1min左右，慢速搅拌5～10min；

(2).加入浓度为0.1～0.3％的有机高分子絮凝剂(选用分子量为400～500万的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，浓度为0.2％)，其投加量的体积比为污泥处理量的0.1～0.5％，快速搅拌1min左右，慢速搅拌10～16min；

(3).静止10～25min，其脱水的效果见下面的应用实例。

上述的无机高分子絮凝剂的制备工艺步骤为：

②添加体积比为1∶4的盐酸，其用量为5～10mL/g；

③加入过氧化物催化剂，其用量为20～30mg/g；

上述的无机高分子絮凝剂中其原料钢渣的Fe₂O₃和SiO₂含量为30％左右，其原料硫铁矿渣中总Fe₂O₃含量为20％左右、SiO₂含量为60％左右、Al₂O₃含量为10％左右；所制备出的无机高分子絮凝剂成品中Al和Fe总含量为2mol/L左右，pH值为3～5，产品呈棕黄色，为粘稠状液体。

采用的过氧化物催化剂为过氧化氢、过氧甲酸、过氧乙酸和过氧丙酸的其中之一均可。

应用实例1：

将以上实例中制备的无机高分子絮凝剂产品与国内的有机高分子絮凝剂配伍用于污泥脱水，其复配工艺条件同本发明的技术方案。与国内产品阳离子聚丙烯酰胺CPAM-1及法国畅销产品CPAM-2进行污泥脱水性能对比试验，其中两种CPAM的浓度分别配置到c＝0.2％，投加量0.25％。原始污泥的含水率为95％。

(1)絮凝剂对含水率去除的影响

表1自制的两种絮凝剂复配与国内外产晶用于污泥脱水的效果比较

由表1可知：利用正交实验法得到的最优复配方案其脱水性最好，水分去除率为24.08％，与国外的有机絮凝剂作对比，水分去除率比国外进口产品高出4.39％。

(2)絮凝剂对污泥沉降性能的影响

由于污泥中的微细颗粒带负电，互相相斥，还有部分污泥与表面附着水结合成凝胶体，所以它们能在水中稳定分布，沉降性能较差，靠重力沉降只能将污泥与游离水分开，当加入脱水剂后使带负电的污泥颗粒脱稳，并将表面附着水化成游离水，由此可见，污泥的沉降性能可作为衡量絮凝剂性能的衡量指标。实验结果见表2及图1。

表2投加絮凝剂前后污泥沉降与时间的关系

Tab.4-6 The relation of deposited sludge before or after adding flocculant and time

注：1#污泥为加入CPAM-2后的污泥，2#污泥为加入自制复配絮凝剂后的污泥。

由图1可知，在沉降实验开始的40min内，污泥的沉降速度较快。在100min内，空白污泥的底泥高度最小为75mL，可见单靠重力进行污泥沉降效果是有限的，加入复配絮凝剂和国外絮凝剂CPAM-2后，沉降速度比空白污泥明显加快，1#污泥的底泥体积降至68mL，2#污泥的底泥体积降至60mL，可见复配絮凝剂对污泥的沉降性能优于CPAM-2。

(3)絮凝剂对污泥过滤性能的影响

絮凝剂对污泥的絮凝脱水，在于改变污泥颗粒结构，破坏胶体稳定性，提高污泥滤水性能。污泥脱水实验是在同等操作条件下进行的，因此在一定时间内过滤滤液的体积是比较污泥脱水效果的直接指标。滤液越多，脱水效果越好。实验结果见如表3，图2。

表3过滤液体积随时间的变化关系

从图2中可以看出，加入自制的复配絮凝剂的污泥滤液体积始终高于加入CPAM-2絮凝剂的滤液体积，即前者脱水性能更好。

通过污泥脱水性能测试，可得出本发明的优点和有益效果为：

利用钢渣、硫铁矿渣制备的无机高分子絮凝剂与有机高分子絮凝剂配伍用于污泥脱水，效果显著，成本较低，有一定的市场竞争力；与单独使用有机高分子絮凝剂相比，既提高了污泥脱水性能，又降低了处理成本；并且，该技术属于废物再利用资源再生技术，具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种高效污泥脱水工艺，采用无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂进行污泥脱水，其特征在于：其工艺步骤是：

(3).静止10～25min即完成污泥脱水。

2.根据权利要求1所述的高效污泥脱水工艺，其特征在于：所述的无机高分子絮凝剂的制备工艺步骤为：

②添加体积比为1∶4的盐酸，其用量为5～10mL/g；

③加入过氧化物催化剂，其用量为20～30mg/g；

3.根据权利要求2所述的高效污泥脱水工艺，其特征在于：所述的无机高分子絮凝剂中其原料钢渣的Fe₂O₃和SiO₂含量为30％左右，其原料硫铁矿渣中总Fe₂O₃含量为20％左右、SiO₂含量为60％左右、Al₂O₃含量为10％左右；所制备出的无机高分子絮凝剂成品中Al和Fe总含量为2mol/L左右，pH值为3～5，产品呈棕黄色，为粘稠状液体。

4.根据权利要求2所述的高效污泥脱水工艺，其特征在于：所述的过氧化物催化剂为过氧化氢、过氧甲酸、过氧乙酸和过氧丙酸的其中之一。

5.根据权利要求1所述的高效污泥脱水工艺，其特征在于：所述的无机高分子絮凝剂中的Fe含量为0.2g/L。

6.根据权利要求1所述的高效污泥脱水工艺，其特征在于：所述的有机高分子絮凝剂选用分子量为400～500万的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂。